電壓型逆變器與電流型逆變電路的定義及特點.doc

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1、比較電壓型逆變器和電流型逆變器的特點先兩者都屬于交-直-交變頻器，由整流器和逆變器兩部分組成。由于負(fù)載一般都是感性的，它和電源之間必有無功功率傳送，因此在中間的直流環(huán)節(jié)中，需要有緩沖無功功率的元件。如果采用大電容器來緩沖無功功率，則構(gòu)成電壓源型變頻器；如采用大電抗器來緩沖無功功率，則構(gòu)成電流源型變頻器。電壓型變頻器和電流型變頻器的區(qū)別僅在于中間直流環(huán)節(jié)濾波器的形式不同，但是這樣一來，卻造成兩類變頻器在性能上相當(dāng)大的差異，主要表現(xiàn)列表比較如下：電壓型變頻器與電流型變頻器的性能比較1、儲能元件：電壓型變頻器——電容器；電流型——電抗器。2、輸出波形的特點：電壓形電壓波形為矩形波電流波

2、形近似正弦波；電流型變頻器則為電流波形為矩形波電壓波形為近似正弦波3、回路構(gòu)成上的特點，電壓型有反饋二極管直流電源并聯(lián)大容量電容（低阻抗電壓源）；電流型無反饋二極管直流電源串聯(lián)大電感（高阻抗電流源）電動機四象限運轉(zhuǎn)容易。4、特性上的特點，電壓型為負(fù)載短路時產(chǎn)生過電流，開環(huán)電動機也可能穩(wěn)定運轉(zhuǎn)；電流型為負(fù)載短路時能抑制過電流，電動機運轉(zhuǎn)不穩(wěn)定需要反饋控制電流型逆變器采用自然換流的晶閘管作為功率開關(guān)，其直流側(cè)電感比較昂貴，而且應(yīng)用于雙饋調(diào)速中，在過同步速時需要換流電路，在低轉(zhuǎn)差頻率的條件下性能也比較差；高壓變頻器的結(jié)構(gòu)特征1.1電流型變頻器變頻器的直流環(huán)節(jié)采用了電感元件而得名，其優(yōu)點

3、是具有四象限運行能力，能很方便地實現(xiàn)電機的制動功能。缺點是需要對逆變橋進(jìn)行強迫換流，裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，調(diào)整較為困難。另外，由于電網(wǎng)側(cè)采用可控硅移相整流，故輸入電流諧波較大，容量大時對電網(wǎng)會有一定的影響。1.2電壓型變頻器由于在變頻器的直流環(huán)節(jié)采用了電容元件而得名，其特點是不能進(jìn)行四象限運行，當(dāng)負(fù)載電動機需要制動時，需要另行安裝制動電路。功率較大時，輸出還需要增設(shè)正弦波濾波器。1.3高低高變頻器;采用升降壓的辦法，將低壓或通用變頻器應(yīng)用在中、高壓環(huán)境中而得名。原理是通過降壓變壓器，將電網(wǎng)電壓降到低壓變頻器額定或允許的電壓輸入范圍內(nèi)，經(jīng)變頻器的變換形成頻率和幅度都可變的交流電，再經(jīng)過升壓

4、變壓器變換成電機所需要的電壓等級。這種方式，由于采用標(biāo)準(zhǔn)的低壓變頻器，配合降壓，升壓變壓器，故可以任意匹配電網(wǎng)及電動機的電壓等級，容量小的時侯（<500KW）改造成本較直接高壓變頻器低。缺點是升降壓變壓器體積大，比較笨重，頻率范圍易受變壓器的影響。一般高低高變頻器可分為電流型和電壓型兩種。1.3.1高低高電流型變頻器在低壓變頻器的直流環(huán)節(jié)由于采用了電感元件而得名。輸入側(cè)采用可控硅移相控制整流，控制電動機的電流，輸出側(cè)為強迫換流方式，控制電動機的頻率和相位。能夠?qū)崿F(xiàn)電機的四象限運行。1.3.2高低高電壓型變頻器在低壓變頻器的直流環(huán)節(jié)由于采用了電容元件而得名。輸入側(cè)可采用可控硅移相控

5、制整流，也可以采用二極管三相橋直接整流，電容的作用是濾波和儲能。逆變或變流電路可采用GTO,IGBT,IGCT,或,SCR元件，通過SPWM變換，即可得到頻率和幅度都可變的交流電，再經(jīng)升壓變壓器變換成電機所需要的電壓等級。需要指出的是，在變流電路至升壓變壓器之間還需要置入正弦波濾波器（F），否則升壓變壓器會因輸入諧波或dv/dt過大而發(fā)熱，或破壞繞組的絕緣。該正弦波濾波器成本很高，一般相當(dāng)于低壓變頻器的1/3到1/2的價格。1.4高高變頻器高高變頻器無需升降壓變壓器，功率器件在電網(wǎng)與電動機之間直接構(gòu)建變換器。由于功率器件耐壓問題難于解決，目前國際通用做法是采用器件串聯(lián)的辦法來提高

6、電壓等級，其缺點是需要解決器件均壓和緩沖難題，技術(shù)復(fù)雜，難度大。但這種變頻器由于沒有升降壓變壓器，故其效率較高低高方式的高，而且結(jié)構(gòu)比較緊湊。高高變頻器也可分為電流型和電壓型兩種。1.4.1高高電流型變頻器它采用GTO，SCR或IGCT元件串聯(lián)的辦法實現(xiàn)直接的高壓變頻，目前電壓可達(dá)10KV。由于直流環(huán)節(jié)使用了電感元件，其對電流不夠敏感，因此不容易發(fā)生過流故障，逆變器工作也很可靠，保護(hù)性能良好。其輸入側(cè)采用可控硅相控整流，輸入電流諧波較大。變頻裝置容量大時要考慮對電網(wǎng)的污染和對通信電子設(shè)備的干擾問題。均壓和緩沖電路，技術(shù)復(fù)雜，成本高。由于器件較多，裝置體積大，調(diào)整和維修都比較困難。

7、逆變橋采用強迫換流，發(fā)熱量也比較大，需要解決器件的散熱問題。其優(yōu)點在于具有四象限運行能力，可以制動。需要特別說明的是，該類變頻器由于較低的輸入功率因數(shù)和較高的輸入輸出諧波，故需要在其輸入輸出側(cè)安裝高壓自愈電容。1.4.2高高電壓型變頻器電路結(jié)構(gòu)采用IGBT直接串聯(lián)技術(shù)，也叫直接器件串聯(lián)型高壓變頻器。其在直流環(huán)節(jié)使用高壓電容進(jìn)行濾波和儲能，輸出電壓可達(dá)6KV，其優(yōu)點是可以采用較低耐壓的功率器件，串聯(lián)橋臂上的所有IGBT作用相同，能夠?qū)崿F(xiàn)互為備用，或者進(jìn)行冗余設(shè)計。缺點是電平數(shù)較低，